CN219672776U - 一种模块化叶片壳体工型梁结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种模块化叶片壳体工型梁结构，包括底层、外层和填充层；底层水平设置，与外层连接构成“工字型”框体；外层对称设置，包括依次连接的外顶层、上侧壁、内顶层、下侧壁和下连接层，上侧壁与外顶层垂直，内顶层与上侧壁垂直并朝内弯折，下侧壁与内顶层垂直连接，下连接层与下侧壁垂直连接并朝外弯折；填充层填充于底层和外层构成的框体内；其中，底层和外层为多轴布，填充层为UD纱线。本实用新型通过上述设置，该工形梁结构断面力学性能优、侧向刚度大、抗弯能力强并且整体重量相对于芯材结构更轻，因此，实现了对芯材的替代，并且在满足组合强度的基础上降低了结构件的重量。

Description

一种模块化叶片壳体工型梁结构

技术领域

本实用新型涉及 技术领域，尤其涉及一种模块化叶片壳体工型梁结构。

背景技术

随着风电叶片大型化和轻量化的发展，叶片的长度越来越长，承受的载荷也越来越大，导致叶片的重量也越来越重；

现有技术中，多采用夹芯结构来制作叶片壳体或者其内部支撑，芯材多为Balsa木，随着芯材需求的增加，导致芯材的价格剧增，不仅增加了叶片的制作成本，同时也不利于降低同等载荷下叶片的重量；

针对以上现状，亟需寻求一种叶片芯材替代结构来完成同等载荷下降低叶片重量的目的。

实用新型内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本实用新型提供了一种模块化叶片壳体工型梁结构，采用结构的改进来实现同等载荷下叶片重量的降低。

根据本实用新型的第一方面，提供一种模块化叶片壳体工型梁结构，包括底层、外层和填充层；

所述底层水平设置，与所述外层连接构成“工字型”框体；

所述外层对称设置，包括依次连接的外顶层、上侧壁、内顶层、下侧壁和下连接层，所述上侧壁与所述外顶层垂直，所述内顶层与所述上侧壁垂直并朝内弯折，所述下侧壁与所述内顶层垂直连接，所述下连接层与所述下侧壁垂直连接并朝外弯折；

所述填充层填充于所述底层和外层构成的框体内；

其中，所述底层和外层为多轴布，所述填充层为UD纱线。

在本实用新型的一些实施例中，还包括设置在所述底层底部的弧形层。

在本实用新型的一些实施例中，所述底层和外层的多轴布为三轴布。

在本实用新型的一些实施例中，所述底层和外层的三轴布的轴向排布角度为+45°、-45°和0°。

在本实用新型的一些实施例中，所述底层、外层和填充层通过拉挤工艺成型。

在本实用新型的一些实施例中，所述底层和外层的三轴布的+45°和-45°朝向外侧，0°朝向内侧铺设。

在本实用新型的一些实施例中，所述外层为两层三轴布，所述底层为三层多轴布。

在本实用新型的一些实施例中，所述下连接层与所述底层连接，且在边沿处所述下连接层和所述底层的长度从上至下依次增加，构成台阶状结构。

在本实用新型的一些实施例中，所述下连接层与所述底层连接，且所述底层的底部两层长度相同，上一层长度最短，所述下连接层的上层长度大于下层长度，所述下连接层的下层长度大于所述底层的上一层的长度。

在本实用新型的一些实施例中，所述弧形层对称设置，且中间为最低点，所述弧形层的弧形与叶片壳体安装位置处对应。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过拉挤工艺形成的工型梁结构，将底层和外层设置为多轴布，填充层通过UD纱线填充，与现有技术中的芯材结构相比，断面力学性能优、侧向刚度大、抗弯能力强并且整体重量相对于芯材结构更轻，因此，实现了对芯材的替代，并且在满足组合强度的基础上降低了结构件的重量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中模块化叶片壳体工型梁结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中模块化叶片壳体工型梁结构中三轴布的截面结构示意图；

图3为本实用新型实施例中图1中的A处局部放大结构示意图；

图4为本实用新型实施例中下连接层和底层的另一种铺设结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图4所示的模块化叶片壳体工型梁结构，包括底层1、外层2和填充层3；在本实用新型实施例中，该工形梁结构通过拉挤工艺成型，在具体进行拉挤时内部填充层3由UD纱线填充，外侧层包括了外层2和底层1；

具体如图1中所示，底层1水平设置，与外层2连接构成“工字型”框体；外层2对称设置，包括依次连接的外顶层21、上侧壁22、内顶层23、下侧壁24和下连接层25，上侧壁22与外顶层21垂直，内顶层23与上侧壁22垂直并朝内弯折，下侧壁24与内顶层23垂直连接，下连接层25与下侧壁24垂直连接并朝外弯折；这里的对称是指以如图1中所示的竖直中心线对称设置，填充层3填充于底层1和外层2构成的框体内；其中，底层1和外层2为多轴布，填充层3为UD纱线。这里对多轴布的层数不做限定，通过上述多轴布包裹UD纱线的成型结构，还有利于降低纱线对垃圾模具的损伤，提高垃圾模具的使用寿命。

在上述实施例中，通过拉挤工艺形成的工型梁结构，将底层1和外层2设置为多轴布，填充层3通过UD纱线填充，与现有技术中的芯材结构相比，断面力学性能优、侧向刚度大、抗弯能力强并且整体重量相对于芯材结构更轻，因此，实现了对芯材的替代，并且在满足组合强度的基础上降低了结构件的重量。

在上述实施例的基础上，在本实用新型实施例中，请继续参照图1，为了提高工形梁与叶片壳体的贴合程度，还包括设置在底层1底部的弧形层4。如图1中所示，在本实用新型实施例中，弧形层4对称设置，且中间为最低点，弧形层4的弧形与叶片壳体安装位置处对应。通过这种设置，使得工形梁在与叶片壳体粘接时，其底部的弧形层4与叶片内壁相贴合，进而增加了接触面积，提高了粘接的可靠性和稳定性。在具体进行实施时，弧形层4可以采用UD纱线填充的形式成型，例如采用真空袋抽真空灌注的方式实现与底层1的固定连接。当然也可以在模具上直接拉挤成型的方式来实现。

这里需要指出的是，在本实用新型实施例中，多轴布是指在多轴向拉舍尔经编机上将经向、纬向和斜向的三相全辐衬纬纱线束缚在一起形成的多层复合织物，斜向衬入纱线的角度在30°至60°之间可调，多轴向布具有在各个方向的抗拉、抗剪切性能，且重量轻、表面平整，难腐蚀的特性；在本实用新型实施例中，底层1和外层2的多轴布为三轴布，通过采用三轴布的设置，一方面保证了工形梁表面的平整性，减少其在边角处富树脂的问题，另一方面由于其平滑并且重量轻的特性，还可以减轻工形梁整体的重量并且降低拉挤过程中对拉挤模具的损伤。

在本实用新型的一些具体实施方式中，底层1和外层2的三轴布的轴向排布角度为+45°、-45°和0°。并且在具体进行铺设时，如图2中所示，底层1和外层2的三轴布的+45°和-45°朝向外侧，0°朝向内侧铺设。这样，通过将交织的一层朝外设置的方式，可以进一步提高工形梁表面的光滑性，减少富树脂以及对模具损坏的问题。

在本实用新型实施例中，关于外层2和底层1的具体连接结构请参照图1和图3，外层2为两层三轴布，底层1为三层多轴布。如图3中所示，在下连接层25和底层1连接时，下连接层25与底层1连接，且在边沿处下连接层25和底层1的长度从上至下依次增加，构成台阶状结构。通过该种结构形式的设置，使得下连接层25和底层1在边缘处形成平顺的倾斜面，进而可以减少边角处的空腔，降低富树脂问题造成的结构性缺陷；由于在复合材料成型时，树脂和纤维在混合以后的结构强度类似于混凝土与钢筋混合的结构强度，若在边角处结构不平滑，将导致存在过多纯树脂结构，则此处的结构强度无法得到保证；通过上述结构形式的设置，可以减少富树脂问题，提高结构的整体强度。

在本实用新型的另一种实施方式中，如图4中所示，对下连接层25和底层1的连接结构做出了改进，采用下连接层25的上层直接与底层1连接，中间的层被包裹在二者之间，具体如图4中所示，下连接层25与底层1连接，且底层1的底部两层长度相同，上一层长度最短，下连接层25的上层长度大于下层长度，下连接层25的下层长度大于底层1的上一层的长度。通过上述结构的设置，使得底层1的最上层与下连接层25的下层形成倒置的台阶结构，进而在下连接层25的最上层与底层1连接时，下连接层25的上层直接与底层1的第二层实现连接，将下连接层25的下层和底层1的上层包裹在二者中间，使得在具体成型时，树脂被夹设在内部的空腔中，通过该种设置，进一步减少了工形梁表层富树脂的问题，提高了整体的结构强度。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，包括底层、外层和填充层；

所述底层水平设置，与所述外层连接构成“工字型”框体；

所述外层对称设置，包括依次连接的外顶层、上侧壁、内顶层、下侧壁和下连接层，所述上侧壁与所述外顶层垂直，所述内顶层与所述上侧壁垂直并朝内弯折，所述下侧壁与所述内顶层垂直连接，所述下连接层与所述下侧壁垂直连接并朝外弯折；

所述填充层填充于所述底层和外层构成的框体内；

其中，所述底层和外层为多轴布，所述填充层为UD纱线。

2.根据权利要求1所述的模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，还包括设置在所述底层底部的弧形层。

3.根据权利要求2所述的模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，所述底层和外层的多轴布为三轴布。

4.根据权利要求3所述的模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，所述底层和外层的三轴布的轴向排布角度为+45°、-45°和0°。

5.根据权利要求4所述的模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，所述底层、外层和填充层通过拉挤工艺成型。

6.根据权利要求5所述的模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，所述底层和外层的三轴布的+45°和-45°朝向外侧，0°朝向内侧铺设。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，所述外层为两层三轴布，所述底层为三层多轴布。

8.根据权利要求7所述的模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，所述下连接层与所述底层连接，且在边沿处所述下连接层和所述底层的长度从上至下依次增加，构成台阶状结构。

9.根据权利要求7所述的模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，所述下连接层与所述底层连接，且所述底层的底部两层长度相同，上一层长度最短，所述下连接层的上层长度大于下层长度，所述下连接层的下层长度大于所述底层的上一层的长度。

10.根据权利要求7所述的模块化叶片壳体工型梁结构，其特征在于，所述弧形层对称设置，且中间为最低点，所述弧形层的弧形与叶片壳体安装位置处对应。